
IBM Research谈论开发可穿戴式指甲传感器原型,该传感器可帮助分析和跟踪与运动障碍等相关的症状和疾病进展。
诸如压力之类的参数数据,对于医疗用途而言,人的手指通过该压力对物体进行操作,对于分析用途非常有用。
然后,实时数据阵列可用于分析帕金森氏病患者的药物管理效果,精神分裂症的认知障碍水平,监测心血管状况并诊断老年疾病导致的死亡原因。

在IBM Research,主要研究任务之一是利用现代数字环境更好地了解疾病对人类总体健康状况的渐进影响,以及通过分析从人体中获得的大量数据来了解AI(以下称为人工智能)的方式。在医学上,它可以不费力地研究人体在自然环境中某些参数的当前状态,潜在地指示关键指标并预测进展的选项 病人了解进一步治疗的正确载体。
在《科学报告》杂志上发表的一项
新研究中,IBM研究团队详细介绍了同类产品中的第一个原型“无线指甲传感器”,该产品有助于实时监视与人类健康直接相关的某些参数。
可穿戴无线设备连续测量有关人指甲的当前压力,弯曲和运动的数据,这是确定捕获力参数的关键指标。

该项目首先尝试对帕金森氏病患者的一些状态数据进行数字分析。 但是,立即获取数据时遇到了困难。
由于有必要分析和量化大多数为老年人的对照组患者,并且由于这样的事实使情况更加恶化,因为在这样的年龄组中,患者的状态问题和从皮肤获取数据非常困难,因为患者的皮肤通常稀薄,松弛和松弛。
测量帕金森氏病进展的一种方法是将复杂的传感器连接到患者的皮肤,然后记录诸如身体部位运动,肌肉收缩,神经细胞活动以及汗腺活动变化等参数,这有助于分析人的情绪状态强度。
但是,不幸的是,在许多老年患者中,将这种传感器直接连接到皮肤通常会引起不适和其他负面医学问题,包括感染。
在这里,需要一种新的解决方案来放置传感器(或什至是一个但很复杂的传感器,稍后再介绍)。 因此,我们想出了使用特殊设计的指甲传感器,现在我们可以在现实中发挥其潜力。

我们整天与数千个对象进行交互,几乎一直使用双手,现在可以数字化和分析大量数据,例如来自压力,温度,表面纹理等的触觉。

我们的团队意识到,当我们用手指与环境互动,并进一步使用人工智能和机器学习功能时,现在将可以数字方式接收有关指甲如何弯曲的信号,我们可以实施一个分析程序并控制从这些数据得出的许多人类医学指标。

人指甲的功能之一是将指尖聚焦在被操纵的物体上。 事实证明,当我们用手指抓住物体时,甚至在弯曲和伸直手指时,指甲始终会不知不觉地变形,弯曲和经历定型运动。
这种变形通常约为微米,肉眼看不见。 但是,可以使用适当配置的应变仪阵列非常简单地检测到它。

例如,典型的人类头发的直径为50至100微米,而红细胞的宽度通常小于10微米。
由于人的指甲非常耐用,因此我们决定将传感器的传感器系统直接粘贴到指甲上,而不必担心以前将传感器安装到皮肤上时会出现的任何问题。

我们的测功机实验表明,我们可以从指甲表面获得足够稳定的信号,以进一步分析各种手指运动的握力数据。
我们还发现,即使是细微的手指运动也可以从指甲变形数据中进行分析。

我们能够区分典型的日常活动,包括旋前(四肢的旋转运动)和仰卧(四肢的旋转运动),例如转动钥匙,打开门把手或使用螺丝刀。
我们软件开发的一个更微妙的方面是对书写过程中手指运动的分析和记录,我们训练了神经网络,并在识别传感器所在的手指上书写的数字时达到了94%的准确度。

实际上,我们的系统由连接到指甲表面的一系列微型应变仪,一台小型计算机组成,该计算机可以实时测量传感器的应变值,收集加速度计数据并与智能手表或其他无线设备交换接收到的数据。
该分析程序还使用机器学习模型来评估运动迟缓,震颤和运动障碍状态的发生,这是帕金森氏病的症状。
因此,通过从指尖接收数字数据,我们找到了指甲的新应用,可以检测并表征指甲的细微运动和参数变化。
我们的发展将有助于发现大量疾病的发展,也将有可能评估旨在减缓这些状况的应用治疗方法的有效性。
基于这种指甲传感器的系统的进一步使用将为本发明的用于四肢麻痹的患者的通信设备的发明的初始阶段提供灵感,这曾经可以帮助麻痹者进行通信。







